[发明专利]一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法

说明书

本发明涉及一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法，所述减震消能构件用于设置于锚头内，所述减震消能构件包括i组对合连接的叠合弹簧件，所述叠合弹簧件包括n个叠合连接的碟形弹簧片，包括以下步骤：步骤一、确定减震消能构件所需承受的荷载[F]，限定单个碟形弹簧片的直径D的取值范围，限定减震消能构件的高度H的范围；步骤二、得到n个碟形弹簧片叠合的荷载F；步骤三、预设消能减震锚杆的消能率为η，计算出n个碟形弹簧片压缩变形量s；步骤四、计算出碟形弹簧的自由高度H。通过对减震消能构件组件情况进行设计计算，快速、准确的得到设置有碟形弹簧的减震消能构件的各项参数，准确的设计出碟形弹簧的组成设计情况。

技术领域

本发明涉及锚杆锚头结构消能减震技术领域，具体涉及了一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法。

背景技术

锚杆是岩土锚固工程中的一种加固构件，在岩土加固工程中得到广泛应用和发展。在锚杆支护中，首先需要按照相关设计钻取一定深度的锚孔，然后将锚筋一端插入锚孔底部并往锚孔内注浆，待注浆体与岩体粘结后，另一端的端部通过紧固螺母锁定，这样，锚杆通过深层稳定岩体提供的拉力，将外层软弱、松动岩土体保持稳定。

已有工程案例表明，普通锚杆在地震荷载、冲击荷载等瞬变动荷载作用下，易出现被拉断现象，进而导致锚杆失效，引起工程结构的局部或整体破坏，这种缺陷在巷道及边坡支护中尤为明显。在这种情况下，不同类型的吸能锚杆结构就应运而生。起初的吸能锚杆绝大部分是通过改变杆体的材质或形状对围岩进行支护，具有不可恢复变形特性，并且这类锚杆参数难以严格确定，施工工艺较为复杂，无法保证整体支护系统的可靠性和有效性。后来，国内外众多学者进行大量研究，提出采用在尾部带有消能装置的锚杆来代替传统锚杆，具有可恢复变形特性。

尽管众多学者对让压消能锚杆做了大量研究，也取得了诸多成果，但是针对锚杆框架梁提出的消能锚杆较少，也无完整可靠的设计方法。本发明提出一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法，形成一种具有尺寸小、重量轻、减震效果良好、施工工艺简单等特点的市场化消能构件产品。碟形弹簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，其成圆锥形盘状，既可以单个使用，又可以多个串联或并联使用。在上内缘和下外缘处承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，直至被压平，以储存能量形式作为活载荷。碟形弹簧在机械产品中的应用越来越广，在很大范围内，碟形弹簧正在取代圆柱螺旋弹簧，常用于重型机械中作为强力缓冲和减振弹簧。然而减震消能构件中碟形弹簧的布置形式或数量及直径等因素，都影响着碟形弹簧的承载力及消能效果的变化，在多种因素相关联的情况下，提供一种设置碟形弹簧的减震消能构件的设计方法，对边坡领域来说有着十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术暂无一种设置碟形弹簧的减震消能构件的设计方法的问题，提供一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法，本发明通过对减震消能构件组件情况进行设计计算，可在预设减震消能构件消能效果的情况下，快速、准确的得到设置有碟形弹簧的减震消能构件的各项参数，准确的设计出碟形弹簧的组成设计情况。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于锚杆框架梁的减震消能构件的设计方法，所述减震消能构件用于设置于锚头内，所述减震消能构件包括i组对合连接的叠合弹簧件，所述叠合弹簧件包括n个叠合连接的碟形弹簧片；其中，n为≥1的自然数，i为≥2的自然数，包括以下步骤：

步骤一、根据锚杆框架梁的使用环境，确定减震消能构件所需承受的荷载[F]，限定单个碟形弹簧片的外径D的取值范围，限定减震消能构件的高度H的范围；